解析 :3D打印技术对信息化战争装备的影响

lydiazhang   2017-11-24 15:26:17

从长远发展和应用看,3D打印技术在装备维修领域具有很好的应用前景,能够为信息化战争装备维修保障提供重要技术手段。 

1)提升装备快速维修能力。3D打印具有材 料制备、零备件一体化特点,可现场加工、现场成型、快速替换,与传统维修需要后送加工、战场前递相比, 节奏大为缩短,维修更加快速,还具有前所未有的制造柔性。一是3D打印可数字化制造,大幅提升了维修保障效率。传统的部件和备件制造要依靠模具,工序耗时长,利用3D打印技术,可实现“一个人就是一家工厂”,只要数小时,就可以形成修改后的数字化“模具”三维数据,并迅速投入生产,从而大大提升装备维修保障效率。二是可针对装备上无法拆卸的部件进行原位快速修复。在故障部件能够局部可触的情况下,可用3D打印快速修复故障部位。美国的AV-8鹞式战机在起飞过程中发生故障,硬着陆时战机鼻锥轻微受损,工作人员采用3D数字数据和增值材料技术对其进行原位修复, 大大节省了维修成本和时间 。三是可快速增材再制造修复损伤零部件。针对装备使用过程中损伤的零部件,利用3D打印技术,建立损伤部位的再制造模型,可实现零件的快速增材再制造成形, 恢复其形状尺寸及理化性能,甚至使零部件性能在恢复后得到提升 。

2)辅助装备维修性设计。3D打印技术能够 快速根据零部件设计图打印出零件模型,无需进行模具开发, 生产工艺简单,可推广应用于装备维修性设计。一是在装备设计阶段,可通过3D打印技术快速生成装备模型,对装备维修性中的可达性、拆解性等进行验证。二是3D打印可以实现任意复杂形状零件的“自由制造”,产品的结构复杂程度对工艺影响不大,可以解决过去传统加工方式难以制造的零件成形,从而改进结构设计,提升装备的维修性。三是根据部件可靠性、维修性指标,可以设计一些战损替代部件,适当降低备件指标性能尽可能满足战场基本需求。根据这个修理理念, 厂家可设计出专门供战场临时替换的替代备件三维数学模型。 

3 )用于战时快速制造备件和维修工具。随着装备系统日益复杂,导致装备零部件种类多、数量大,而且损伤类型多样,无法及时供应备件和维修工具,3D打印可以快速实现备件和工具制造,满足战损装备应急抢修需求。一是可快速制造战时装备备件。战时, 技术保障人员可随时利用储存的部件三维数字图像,快速打印出备件,为战损装备应急抢修提供有效的解决方案。二是可快速生产战时维修工具设备。利用3D打印技术,一线维修人员可根据预先准备的数字化图纸,现场打印维修所需的维修工具或设备,必要时还可由后方设计人员根据前线维修需求临时设计新的维修工具和设备,再利用前线部署的3D打印机制造定制的维修工具。美国航天局正积极探索在太空任务中使用3D打印技术, 为宇航员打印所需工具和零备件。

4)推动装备维修保障模式创新发展。3D打印技术是实现靠前维修、战损即维修的重要技术手段,在伴随保障、靠前保障和装备巡修方面越来越体现其优势。

一是使靠前维修成为装备维修保障的重要手段。3D打印技术的发展与应用, 使装备维修保障机构能最大限度地靠近作战地域进行配置,及时为一线作战部队提供其所需要的各种维修服务,确保部队具有持久的战斗力。

二是使伴随保障成为新作战空域维修保障的主要手段。信息化战争条件下,未来作战范围更加广阔,作战空间更加多样, 太空作战和远洋作战等新的作战样式将给部队装备维修保障带来更大困难,通过配备3D打印设备进行伴随保障,能够突破空间与地域的限制, 更好地解决临时抢修中备件“带的用不上,用的没带上”等突出问题。

三是使装备巡修成为提升部队装备战备完好的有效手段。目前,部队装备巡修工作量大、效率低,每次巡修只能针对某几种装备, 发挥作用有限,如果部队开展巡修时能够配备3D打印机和打印材料,既能满足部队维修需要,又能增加维修的适应范围,从而大大提高装备巡修效率。 

5 )推动装备维修方案的科学设置。在装备维修保障体系中,装备修理预案的设定对装备维修保障能力提升具有重大影响,利用3D打印技术, 装备生产设计单位可根据部件可靠性、维修性和保障性等指标,预先为装备和部件设计好3D打印修理预案。

一是对部件按修理等级进行分类, 研究确定哪些是关键部件,确定部件损伤概率、部件修理响应时间、部件打印时间、部件材料特性和部件可拆卸性等指标,并按照这些特点对可3D打印的关键零部件进行分类。

二是设置部件的修理手段,修理手段有很多种,如直接更换备件、3D打印快速增材再制造成形、3D打印原位修复、 拼修等。三是设置多级修理预案,根据战场情况、设计情况和使用情况,把3D打印修理技术手段与故障类别对应起来,根据战场的紧急程度,设置多级修理预案,提高装备维修效率。 

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